(57)【要約】【課題】モータ出力軸の精度が高く且つ放熱性に優れた高い剛性のダイレクトドライブモータを提供する。【解決手段】基台２の固定面２ｓに対して底面４ｓ全体を当て付けた状態で固定される環状のベース４と、ベースに対して回転可能に支持された回転体６と、ベースと回転体との間に組み込まれ、回転体を所定方向に回転させるモータ８とを備えており、ベースの底面は、少なくともその一部を他の部分よりも基台の固定面に向けて突出させた中高形状を成している。この場合、モータは、ベースに固定された電磁石(ステータ)８ａと、回転体に固定され且つステータに対して所定の隙間Ｇを成して対向した永久磁石(ロータ)８ｂとを備えて構成されており、中高形状を成した底面の突出量Ｈは、ステータとロータとの隙間よりも小さく設定されている。【選択図】図１
2007124854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台の固定面に対して底面全体を当て付けた状態で固定される環状のベースと、
ベースに対して回転可能に支持された回転体と、
ベースと回転体との間に組み込まれ、回転体を所定方向に回転させるモータとを備えており、
ベースの底面は、少なくともその一部を他の部分よりも基台の固定面に向けて突出させた中高形状を成していることを特徴とするダイレクトドライブモータ。
【請求項２】
ベースの底面は、その中心側の部分を他の部分よりも突出させた中高形状を成していることを特徴とする請求項１に記載のダイレクトドライブモータ。
【請求項３】
モータは、ベースに固定されたステータと、回転体に固定され且つステータに対して所定の隙間を成して対向したロータとを備えて構成されており、
中高形状を成した底面の突出量は、ステータとロータとの隙間よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイレクトドライブモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ出力軸の精度(例えば、平行度、回転時の振れ精度)が高く且つ放熱性に優れた高い剛性のダイレクトドライブモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば減速機構(例えば、減速ギヤ、伝動ベルトなど)を介在させること無く回転体に回転力をダイレクトに伝達し、当該回転体を所定方向に回転させる各種のダイレクトドライブモータが知られている(例えば、特許文献１参照)。ダイレクトドライブモータ(以下、ＤＤモータと言う)としては、アウターロータ型とインナーロータ型とが知られているが、その一例として図４(ａ)に示すようなアウターロータ型のＤＤモータは、基台２に固定される環状のベース４と、ベース４に対して回転可能に支持された回転体６(モータ出力軸とも言う)と、ベース４と回転体６との間に組み込まれ、回転体６を所定方向に回転させるモータ８とを備えている。
【０００３】
基台２には、例えば平坦仕上げが施された固定面２ｓが形成されており、かかる固定面２ｓにＤＤモータのベース４が複数のボルト１０で固定されるようになっている。この場合、ベース４には、その外周側に形成され且つ固定面２ｓに固定される環状の固定部４ａと、その中心側に回転体(モータ出力軸)６の回転軸Ｒに沿って立ち上げられた中空の筒状部４ｂとが設けられており、固定部４ａと筒状部４ｂとは、基台２の固定面２ｓに対向して延出した環状の連結部４ｃを介して一体化されている。なお、筒状部４ｂには、回転軸Ｒに沿って貫通した中空孔４ｈが形成されている。
【０００４】
また、固定部４ａと筒状部４ｂと連結部４ｃとで囲まれた環状領域において、回転体６は、筒状部４ｂの外側を覆うような環状を成して対向配置されており、当該回転体６とベース４(例えば、筒状部４ｂ)との間には、軸受１２が介在されている。この場合、軸受１２は、筒状部４ｂに構成された内輪押え４ｄと回転体６に構成された外輪押え６ａとにより、所定の予圧が負荷された状態に維持されている。これにより回転体６は、ベース４に対して常時安定して且つ滑らかに回転可能に支持される。なお、回転体６には、各種ワーク(図示しない)がボルトなどで取り付けられるようになっており(図４(ａ)には、ボルト用の取付穴６ｂのみ示す)、回転体６の回転と共に各種ワークを所定方向に回転させることができる。
【０００５】
また、内輪押え４ｄは、ベース４及び回転体６の配置構成や形状などに応じて、ベース４(筒状部４ｂ)とは別体で形成しても良いし、或いは、ベース４(筒状部４ｂ)と一体的に形成しても良い。同様に、外輪押え６ａについても、回転体６とは別体で形成しても良いし、或いは、回転体６と一体的に形成しても良い。なお、軸受１２としては、例えば玉軸受やころ軸受、クロスローラベアリングなどを適用することが可能であるが、ここでは特に限定しない。
【０００６】
このようなベース４と回転体６との間に組み込まれたモータ８としては、例えばベース４(例えば、固定部４ａ)に沿って等配された電磁石(ステータ)８ａと、当該電磁石８ａに対向するように回転体６に等配された永久磁石(ロータ)８ｂとを備えて構成することができる。この構成において、電磁石８ａに巻回されたコイル(図示しない)に電流を流すと、電磁石８ａと永久磁石８ｂとの磁気相互作用により、フレミングの左手の法則に従って永久磁石８ｂを介して回転体６に回転力を与えることができる。これにより、回転体６を所定方向に回転させることができる。なお、モータ８は、ベース４(例えば固定部４ａ)にネジ止めされたモータカバー１４により外界から隔離されて保護されている。
【０００７】
また、ベース４(例えば、筒状部４ｂ)と回転体６との間には、回転体６の回転状態(例えば、回転角度)を検出するセンサ１６が設けられている。当該センサ１６は、筒状部４ｂの上部に設けられた円板状のカバー１８により外界から隔離されて保護されている。これにより、例えば、回転体６のワーク取付面６ｓに取り付けられた各種ワーク(図示しない)を所定の回転角度で高精度に位置決めしたり、或いは、当該ワークを所定の角度だけ正確に回転させたりすることが可能となる。なお、センサ１６としては、例えば市販されているレゾルバなどの検出素子を適用すれば良い。
【０００８】
このようなＤＤモータは、例えば図４(ｂ)に示すように、ベース４の固定部４ａに形成されたボルト穴２０を通して、基台２に形成された固定穴２２にボルト１０を捩じ込むことにより、基台２の固定面２ｓに固定することができる。ところで、工作機械などの分野では固定物を安定して固定するために、ＪＩＳ規格(ＪＩＳ Ｂ ６１５９)に基づいて、固定物の底面(固定面)を凹(へこ)ませた中凹(なかべこ)形状とすることが一般的である。このため、従来のＤＤモータにおいて、ベース４の底面４ｓは、中心側の部分が他の部分(外周側)よりも凹んだ中凹形状となっている。
【０００９】
この場合、基台２にＤＤモータを固定した状態において(図４(ａ))、ベース４の底面４ｓと基台２の固定面２ｓとの間には、中凹形状の隙間が構成される。図の例のＤＤモータでは、ベース４の中心側の底面４ｓが最も凹んでおり、その外周側の底面４ｓ(固定部４ａの底面４ｓ)が、ボルト１０により基台２の固定面２ｓに固定されている。この場合、ベース４の底面４ｓと基台２の固定面２ｓとの間には、中心側の底面４ｓが固定面２ｓから最も離間した略円錐形状の隙間が構成される。
【００１０】
このような構成によれば、ベース４の底面４ｓと基台２の固定面２ｓとの間の隙間の大きさに応じて、ベース４が弾性変形し易い状態となり、これによりＤＤモータ全体の剛性(例えば、アキシアル剛性やモーメント剛性など)が低くなってしまう場合がある。このような剛性の低下は、ベース４の肉厚が薄くなるに従って大きくなり、このため、ベース４の肉薄化によるＤＤモータの薄型化には限界があった。
【００１１】
このようにベース４が弾性変形し易い状態において、例えばワーク取付面６ｓに取り付けられたワークに外力が作用し、その外力が回転体６からベース４に伝達されると、当該外力の大きさに応じてベース４が弾性変形してしまう場合がある。この場合、ベース４に対して回転可能に支持された回転体６(モータ出力軸)は、ベース４の弾性変形量に応じて変位してしまう。これにより、例えば回転体６(モータ出力軸)の精度(例えば、平行度、回転時の振れ精度など)を高く維持することが困難になってしまう。
【００１２】
また、基台２の固定面２ｓに対するＤＤモータ(ベース４)の底面４ｓの接触部分は、ベース４の外周側の底面４ｓのみであり、その中心側に向って底面４ｓが固定面２ｓから離間しているため、ＤＤモータ駆動時の放熱性を向上させるには限界があった。即ち、ＤＤモータから発生した熱は、ベース４の底面４ｓから基台２の固定面２ｓに伝導しようとするが、底面４ｓと固定面２ｓとの接触部分がベース４の外周側に限定されているため、かかる接触部分から放出される熱量には限界がある。このため、放出されずに残留した熱量によっては、ＤＤモータの温度が上昇し、モータの駆動効率に熱的な影響を与える場合がある。
【特許文献１】特開２０００−１３９０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、モータ出力軸の精度が高く且つ放熱性に優れた高い剛性のダイレクトドライブモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために、本発明は、基台の固定面に対して底面を当て付けた状態で固定される環状のベースと、ベースに対して回転可能に支持された回転体と、ベースと回転体との間に組み込まれ、回転体を所定方向に回転させるモータとを備えており、ベースの底面は、少なくともその一部を他の部分よりも基台の固定面に向けて突出させた中高形状を成している。
【００１５】
その一例としてベースの底面は、その中心側の部分を他の部分よりも突出させた中高形状を成している。この場合、モータは、ベースに固定されたステータと、回転体に固定され且つステータに対して所定の隙間を成して対向したロータとを備えて構成されており、中高形状を成した底面の突出量は、ステータとロータとの隙間よりも小さく設定されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、モータ出力軸の精度が高く且つ放熱性に優れた高い剛性のダイレクトドライブモータを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態に係るダイレクトドライブモータについて、図１を参照して説明する。本実施の形態は、上述したダイレクトドライブモータ(図４)の改良であるため、以下では改良部分の説明にとどめる。なお、図４と同一の構成については、図面上で同一符号を付して、その説明を省略する。
【００１８】
図１(ｂ)に示すように、本実施の形態のダイレクトドライブモータ(以下、ＤＤモータと言う)において、ベース４の底面４ｓは、少なくともその一部を他の部分よりも基台２の固定面２ｓに向けて突出させた中高形状を成している。図の構成例では、中高形状に突出させる部分の一例として、ベース４の底面４ｓのうち、その中心側の部分を他の部分よりも突出させている。具体的には、ベース４の底面４ｓにおいて、ベース４の中心側の中心部分Ｐ１を外周側の最外周部分Ｐ２よりも突出量Ｈだけ突出させている。この場合、中心部分Ｐ１は、筒状部４ｂにおける中空穴４ｈの底面側近傍であり、最外周部分Ｐ２は、環状の固定部４ａの底面側外周である。
【００１９】
このような構成において、ＤＤモータを基台２に固定する際には、まず、ベース４の底面４ｓを基台２の固定面２ｓに当て付けた状態に位置付ける。その際、中高形状に突出した中心部分Ｐ１が基台２の固定面２ｓに当て付けられ、最外周部分Ｐ２は固定面２ｓから若干離れた状態となる。この状態において、ボルト１０をベース４の外周側(固定部４ａ)のボルト穴２０を通して基台２の固定穴２２に捩じ込んでいくと、これにより最外周部分Ｐ２には、当該最外周部分Ｐ２を固定面２ｓ方向に押圧する力が作用する。
【００２０】
このとき作用した押圧力は、固定面２ｓに当て付けられた中心部分Ｐ１に伝わり、当該中心部分Ｐ１を固定面２ｓに圧接させるが、かかる圧接力に対する反力が固定面２ｓから中心部分Ｐ１に働くことで、その反力の大きさに応じてベース４が弾性変形する。これにより、中心部分Ｐ１が凹んで(或いは、最外周部分Ｐ２が固定面２ｓ方向に変位して)、最外周部分Ｐ２の底面４ｓが固定面２ｓに圧接する。
【００２１】
本実施の形態のＤＤモータにおいて、ベース４は、外周側の固定部４ａ及び中心側の筒状部４ｂが比較的厚肉に成形され、固定部４ａと筒状部４ｂとの間に環状に延出した連結部４ｃが比較的薄肉に成形されている。この場合、ベース４は、環状の連結部４ｃで囲まれた範囲が弾性変形し易い構造を成し、その範囲内における中心部分Ｐ１の底面４ｓが中高形状に突出している。このような構造によれば、上述したように反力が中心部分Ｐ１に働いた際、連結部４ｃが弾性変形することにより、中心部分Ｐ１が凹んで(或いは、最外周部分Ｐ２が固定面２ｓ方向に変位して)、最外周部分Ｐ２の底面４ｓが固定面２ｓに圧接する。
【００２２】
そして、図１(ａ)に示すように、最外周部分Ｐ２の底面４ｓを固定面２ｓに圧接させた状態において、ベース４の底面４ｓは、その全体が基台２の固定面２ｓに対して隙間無く密着する。このとき、ベース４の底面４ｓ全体が基台２の固定面２ｓで均一且つ安定して支持された状態となり、これにより、ＤＤモータ全体の剛性(例えば、アキシアル剛性やモーメント剛性など)を高く維持することができる。この場合、例えばワーク取付面６ｓに取り付けられたワークに外力が作用し、その外力が回転体６からベース４に伝達されても、ベース４が弾性変形することが無いため、ベース４に対して回転可能に支持された回転体６(モータ出力軸)を、常に一定の精度(例えば、平行度、回転時の振れ精度など)に維持することができる。
【００２３】
また、このようにＤＤモータを基台２に固定した状態において、ベース４の底面４ｓ全体を基台２の固定面２ｓで均一に支持することができるため、ベース４の肉薄化を図ることが可能となり、その結果、ＤＤモータの薄型化を実現することができる。
更に、基台２の固定面２ｓに対するＤＤモータ(ベース４)の底面４ｓの接触部分は、ベース４の底面４ｓ全体となるため、ＤＤモータから発生した熱をベース４の底面４ｓ全体から基台２の固定面２ｓに効率良く伝導(放熱)させることができる。この結果、ＤＤモータの温度上昇を効果的に抑えられるため、モータの駆動効率に熱的な影響を与えることは無い。
【００２４】
また、ＤＤモータを基台２に固定する際に、ベース４を弾性変形させたことで、その弾性変形に応じてボルト穴２０とボルト１０との接触圧を高めることが可能となり、これにより基台２の固定穴２２に捩じ込まれたボルト１０を緩み難くすることができる。この結果、ＤＤモータを堅牢に基台２に固定することが可能となる。
更に、底面４ｓを中高形状にしたベース４は、底面４ｓを中凹形状にしたベース４(図４)に比べて製造プロセス(例えば、底面４ｓの施削加工)が容易となるため、ＤＤモータの製造コストを大幅に低減することができる。
【００２５】
このような効果は、例えば図３(ａ),(ｂ)に示すような各実施例に係るＤＤモータにも同様の効果として実現される。図３(ａ)に示す第１実施例において、ＤＤモータは、基台２の固定面２ｓ上に搭載されており、回転体６のワーク取付面６ｓには、被加工品としてのワークＷが取り付けられている。そして、回転体６と共にワークＷを回転させながら、当該ワークＷに対して例えば回転式グラインダ２４を押し付けて、ワーク表面Ｗｓに削り加工を施すようになっている。
【００２６】
図３(ａ)の例において、回転体６を介してベース４には、グラインダ２４の押圧力が作用することになるが、このような場合でも上述した実施の形態と同様に、ＤＤモータ全体の剛性(例えば、アキシアル剛性やモーメント剛性など)を高くすることができる。更に、回転体６(モータ出力軸)の精度を高く維持できると共に、優れた放熱性を確保することができる。
【００２７】
一方、図３(ｂ)に示す第２実施例において、ＤＤモータは、基台２の固定面２ｓから吊り下げられた状態に構成されており、回転体６のワーク取付面６ｓには、ワーク搬送用構造体２６が取り付けられている。この場合、ワーク搬送用構造体２６には、その下端面に複数の搬送アーム２６ａが設けられており、例えば球状のワークＷを搬送アーム２６ａに保持した状態で、回転体６と共にワーク搬送用構造体２６を回転させることにより、ワークＷを矢印Ｔ方向に搬送させることができるようになっている。
【００２８】
図３(ｂ)の例において、回転体６を介してベース４には、ワーク搬送用構造体２６やワークＷなどの引張力(重力)が作用することになるが、このような場合でも上述した実施の形態と同様に、ＤＤモータ全体の剛性(例えば、アキシアル剛性やモーメント剛性など)を高くすることができる。更に、回転体６(モータ出力軸)の精度を高く維持できると共に、優れた放熱性を確保することができる。
【００２９】
また、上述した実施の形態や第１及び第２実施例において、ベース４は、環状の連結部４ｃで囲まれた範囲が弾性変形し易い構造を成しているため、その範囲内における中心部分Ｐ１の底面４ｓを中高形状に突出させたが、これに限定されることは無く、ＤＤモータの種類やベース４の形状、肉厚の変化状態に応じて、中高形状に突出させる部分や突出量Ｈを任意に設定することができる。例えば弾性変形し易い範囲がベース４の中心側からずれている場合には、それに合わせて突出部分をずらせば良い。また、弾性変形し易い範囲が複数箇所に点在している場合には、それに合わせて複数箇所を突出させるようにしても良い。
【００３０】
ところで、ＤＤモータを基台２に固定する際に、突出量Ｈに応じてベース４が弾性変形するが、その変形量についてはＤＤモータの内部構造で吸収する必要がある。別の言い方をすると、ベース４が弾性変形した場合、その変形量(突出量Ｈ)によってＤＤモータの内部構造が互いに干渉(接触)し合わないようにする必要がある。この場合、モータ８において、電磁石(ステータ)８ａと永久磁石(ロータ)８ｂとの間には隙間Ｇが形成されているため、中高形状を成した底面４ｓの突出量Ｈをステータ８ａとロータ８ｂとの隙間Ｇよりも小さく設定することで、当該突出量Ｈに応じてベース４が弾性変形しても、その変形量を隙間Ｇで吸収することができる。これによりＤＤモータの内部構造は互いに干渉(接触)することは無い。
【００３１】
ここで、中心部分Ｐ１の底面４ｓを中高形状に突出したベース４を想定し(図１(ａ),(ｂ))、その突出量Ｈを具体的に数値化すると、ステータ８ａとロータ８ｂとの隙間Ｇを１００μｍとした場合、例えば外径φが１７０ｍｍのベース４であれば、突出量Ｈは１０〜５０μｍに設定すれば良い。また、外径φが３４０ｍｍのベース４であれば、突出量Ｈは２０〜１００μｍに設定すれば良い。ＤＤモータの内部構造を互いに干渉(接触)させること無く、当該ＤＤモータを基台２に安定して且つ堅牢に固定することができる。
【００３２】
また、ＤＤモータを基台２に固定する際に、基台２の固定面２ｓとベース４の底面４ｓとの間に液状又はゲル状の高熱伝導部材(例えば、シリコングリースなど)を介在させても良い。このような高熱伝導部材を介在させることで、ＤＤモータの放熱性を更に向上させることができる。
【００３３】
また、上述した実施の形態や第１及び第２実施例において、例えば図２(ａ)に示すように、ベース４は、環状の固定部４ａの外径全体をモータ８の外径(モータカバー１４の外径)よりも大きく設定しているが、これに代えて例えば図２(ｂ)に示すように、固定部４ａのうちボルト１０で固定される部分を残して、他の部分を削り取ってベース４を構成しても良い。このように構成することで、ベース４を成形するための材料(例えば、金属、合成樹脂など)を節減することが可能となり、その結果、ＤＤモータの軽量化と共に製造コストの低減化を実現することができる。
【００３４】
また、上述した実施の形態では、ベース４の底面４ｓの中高形状について特に限定しなかったが、例えば図１(ｂ)に示すように連続的な１つの円錐面として底面４ｓを中高形状に突出させる以外に、曲率の異なる複数の曲面を相互に重ね合わせて底面４ｓを中高形状に突出させたり、断面矩形状に底面４ｓの一部を突出させたりしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係るダイレクトドライブモータの構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)のダイレクトドライブモータの組立図。
【図２】(ａ)は、図１に示すダイレクトドライブモータの上面図、(ｂ)は、本発明の変形例に係るダイレクトドライブモータの上面図。
【図３】(ａ)は、本発明のダイレクトドライブモータの第１実施例を示す図、(ｂ)は、本発明のダイレクトドライブモータの第２実施例を示す図。
【図４】(ａ)は、従来のダイレクトドライブモータの構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)のダイレクトドライブモータの組立図。
【符号の説明】
【００３６】
２  基台
２ｓ  固定面
４  ベース
４ｓ  底面
６  回転体
８  モータ
８ａ  電磁石(ステータ)
８ｂ  永久磁石(ロータ)
【図１】
2007124854.tif 000003
【図２】
2007124854.tif 000004
【図３】
2007124854.tif 000005
【図４】
2007124854.tif 000006